[發明專利]一種碳納米管負載的氮摻雜石墨烯包覆的鉑納米復合材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201810775900.1
• 申請日: 2018-07-16
• 公開（公告）號: CN109046330A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 楊黎妮;李丹;劉洪陽;夏立新
• 申請（專利權）人: 遼寧大學
• 主分類號: B01J23/42
• 分類號: B01J23/42;C07C15/46;C07C5/09
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207
• 代理人: 金春華

本發明公開了一種碳納米管負載的氮摻雜石墨烯包覆的鉑納米復合材料及其制備方法和應用。屬于苯乙炔選擇性加氫反應催化劑技術領域。采用濕化學還原法直接將鉑納米粒子負載到酸化處理的碳納米管上，使用CVD法，在鉑納米粒子表面包覆氮摻雜的石墨烯層，氮摻雜的石墨烯的層數為2?7層。通過CVD法制備碳納米管負載的氮摻雜石墨烯包覆的鉑納米粒子復合材料，與傳統碳納米管負載的Pt催化劑相比，本發明碳納米管負載的氮摻雜石墨烯包覆的鉑納米粒子催化劑可以有效催化苯乙炔轉化為苯乙烯，苯乙炔加氫選擇性及轉化率明顯提高。在反應過程中不易失活且循環穩定性較好，可以循環使用4?5次。

技術領域

本發明涉及苯乙炔加氫反應催化劑技術領域，具體涉及一種碳納米管負載的氮摻雜石墨烯包覆的鉑納米顆粒復合材料作為苯乙炔加氫反應催化劑的應用。

背景技術

苯乙烯(C₈H₈)是不飽和芳烴中最簡單成員，作為石油下游產物中一種重要的有機化工基本原料，應用十分廣泛，是一種重要的基本有機化工原料。然而，苯乙烯原料中通常含有少量的炔類化合物，炔類化合物的存在，不僅在自由基聚合過程中對聚合鏈的構建和聚合速率產生影響，而且在陰離子聚合過程中消耗同等化學計量數的催化劑。因此，炔烴選擇性加氫制備烯烴在精細化工和聚合物工業生產中具有十分重要的意義。

炔烴選擇性加氫反應的催化劑一般分為負載型催化劑，由活性組分和載體兩部分組成，活性組分包括貴金屬和非金屬，工業反應中使用最廣泛的是貴金屬催化劑。Erokhio等合成了碳包覆金屬核的核殼結構催化劑，即Fe@C。Fe@C和N催化苯乙炔選擇性加氫反應可以使其選擇性和轉化率都大大提高。同時，碳材料的表面性質以及其發達的空隙結構而引起相互作用，產生具有催化性能的活性中心，所以在很多反應中，碳材料可作為理想的催化劑載體催化反應。然而現有的碳包覆金屬核的催化劑存在的問題是：制備方法復雜，催化苯乙炔加氫反應的轉化率低，苯乙烯的選擇性較低，成本高。另外，碳材料具有發達的空隙結構、較大的比表面積和豐富的表面含氧官能團，不僅有利于金屬顆粒的負載還能提高金屬顆粒在其表面的分散性。所以開發具有成本低廉、高選擇性地催化苯乙炔加氫反應生成苯乙烯，并且保持較好的循環穩定性的催化劑具有現實意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種碳納米管負載的氮摻雜石墨烯包覆的鉑納米復合材料及其制備方法。所述碳納米管負載的氮摻雜石墨烯包覆的鉑納米復合材料是一種能夠催化苯乙炔加氫反應的碳納米管復合材料催化劑，這種催化劑有較好的循環穩定性，可以在50℃溫度下，0.3MPa氫氣氣氛中催化苯乙炔加氫高選擇性地生成苯乙烯，并且保持較好的循環穩定性。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：一種碳納米管負載的氮摻雜石墨烯包覆的鉑納米復合材料，所述的碳納米管負載的氮摻雜石墨烯包覆的鉑納米復合材料為CN@Pt/CNTs；首先經濕化學還原法直接將鉑納米粒子負載到酸化處理的碳納米管上，得Pt/CNTs；其次采用CVD法，在Pt/CNTs的鉑納米粒子表面包覆氮摻雜的石墨烯層制得。

上述的一種碳納米管負載的氮摻雜石墨烯包覆的鉑納米復合材料，所述的碳納米管負載的氮摻雜石墨烯包覆的鉑納米復合材料CN@Pt/CNTs中，鉑納米粒子的負載量為1～3wt％；包覆的氮摻雜的石墨烯層的層數為2～7層。

一種碳納米管負載的氮摻雜石墨烯包覆的鉑納米復合材料的制備方法，包括如下步驟：

1)Pt/CNTs的制備：將酸化處理的碳納米管超聲分散于乙二醇中，加入氯鉑酸溶液，調節混合液的pH至11～14，120～140下℃反應3～4h，冷卻至室溫，調節反應液pH至3～5，洗滌，干燥，得Pt/CNTs；